JPH10306684A - シールド機の支障物体撤去装置及び該装置を用いた支障物体撤去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド掘進の妨げとなる支障物体の撤去に
関する作業の安全性の向上及び効率化を図る。 【解決手段】 シールド機１１の面板１２を円錐ドラム
２２にて支持する。地中Ｈ鋼杭２６を撤去する際は円錐
ドラム２２の一側に配設されたベース２８上に支障物体
切断回収装置２７を設置する。また、円錐ドラム２２の
後方の円筒ドラム２３内に中継マニピュレータ５１及び
コンベア５２を設置する。中継マニピュレータ５１のテ
レスコピックアーム５４は伸縮動作だけでなく俯仰も行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はシールド機に関す
るものであり、特に、その支障物体撤去装置及び撤去方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】地中Ｈ
鋼杭等の支障物体が切羽に出現した場合には、従来、シ
ールド機の面板裏面に支障物体切断回収手段を取り付
け、且つ、該支障物体切断回収手段に対向する面板一側
を開口して、該支障物体切断回収手段をシールド前方へ
差し出し、その支障物体を切断回収していた。面板の裏
面側はチャンバであるため、通常、このチャンバ内に足
場を組んだうえで前記支障物体切断回収手段を取り付け
る必要があった。従って、チャンバ内で行うべき作業が
全体の作業のかなりな部分を占め、危険性が高いだけで
なく足場の設置及び撤去を行わなければならないので、
作業量が増大して効率も悪かった。

【０００３】そこで、斯かる支障物体の撤去に関する作
業の安全性を向上させ、且つ、効率化を図るために解決
すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課
題を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、面板の裏面中心に後
方へ拡開する円錐ドラムを設け、且つ、該円錐ドラムの
後端開口部に円筒ドラムの前端開口部を継ぎ合わせて、
この円筒ドラムの外側面に配設した面板駆動装置により
前記円錐ドラム及び面板が回動するように構成するとと
もに、前記円錐ドラムの一側に開閉自在の支障物体回収
孔を設け、且つ、該支障物体回収孔を介して前記円錐ド
ラムの外側面に支障物体切断回収手段を設置するように
構成し、更に、前記面板の一側にこの支障物体切断回収
手段が出没することのできる開閉自在の開口部を設けた
シールド機の支障物体撤去装置を提供するものである。

【０００５】また、シールド前方を遮る支障物体を撤去
する際は、前記円筒ドラム内に伸縮及び俯仰自在の中継
マニピュレータを設置することにより、前記支障物体の
切断片を前記支障物体切断回収手段から前記支障物体回
収孔を介して該中継マニピュレータへ受け渡し、更に、
その切断片を前記円筒ドラム内に導入したコンベアに転
載することにより、該コンベアにてその切断片をシール
ド後方へ搬送する支障物体撤去方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図７に従って詳述する。図１はシールド機１１を示
し、その前面には正面視円形の面板（カッタヘッド）１
２が設けられるとともに、該面板１２のスポーク部１３
の長手方向端縁には小間隔置きにビット１４，１４…が
配設され、且つ、該スポーク部１３の長手方向端縁に沿
ってスリット１５が開設されている。これにより面板１
２を回転させると、ビット１４，１４…にて切羽が掘削
され、その掘削土砂がスリット１５を介して面板１２に
裏面（紙面奥）側のチャンバ１６へ取り込まれる。

【０００７】面板１２の一半径方向には中心近傍から外
周に至るまで一定幅の開口部１７が設けられており、通
常、この開口部１７は内側から長板状の鉄板１８，１８
…を敷き詰めて閉塞してある。また、面板１２には略回
転対称状に複数個の山留面板１９，１９…が配置されて
いる。この山留面板１９，１９…は、後述する支障物体
撤去作業時に面板１２の本体から前方へ押し出されるこ
とにより、前記チャンバ１６の泥水圧に代って切羽を保
持するためのものである。また、面板１２の外周縁近傍
に配設されているフライスカッタ２０，２０…及びロー
ラカッタ２１，２１…は、後述する支障物体切断回収装
置２７による支障物体の切り残し部分を切削破砕するた
めのものである。

【０００８】図２に示す如く、このシールド機１１の面
板１２の支持方式はセンターコーン方式を採用してい
る。即ち、該面板１２の裏面中心には後方へ拡開する円
錐ドラム２２が設けられ、該円錐ドラム２２の後端開口
部に円筒ドラム２３の前端開口部が継ぎ合わされてい
る。また、この円筒ドラム２３の前端開口部に沿ってそ
の外周に隔壁２４が設置されている。更に、円筒ドラム
２３の外側面には面板駆動装置２５，２５…が配置され
ている。そして、該面板駆動装置２５，２５…を作動さ
せると円錐ドラム２２が回転し、この円錐ドラム２２と
一体になった面板１２が回転する。

【０００９】而して、シールド前方を支障物体（ここで
は地中Ｈ鋼杭２６とする。）が遮っている場合には、予
めその周辺を地盤改良したうえで電磁波探査やボーリン
グ探査にて位置を確認しつつ、該地中Ｈ鋼杭２６に近づ
けるところまで掘進して停止する。この地盤改良や探査
等のための機械設備（図示せず）は、前記円錐ドラム２
２及び円筒ドラム２３の内腔に予め装備しておくと良
い。

【００１０】次いで、前記山留面板１９，１９…を前方
へ押出して切羽を山留する。また、前記スリット１５を
閉じ、チャンバ１６内の泥水を抜き取る。そして、前記
開口部１７から鉄板１８，１８…を取り外すとともに、
該開口部１７の奥のチャンバ１６内に支障物体切断回収
装置２７を設置する。前記円錐ドラム２２にはこの支障
物体切断回収装置２７を設置するためのベース２８が設
けられている。

【００１１】該ベース２８は、円錐ドラム２２の一側を
該円錐ドラム２２の中心軸に平行な平面で切り取って、
その平面上に配設されている。また、該ベース２８の中
央には回収孔２９が設けられている。図示は省略する
が、該回収孔２９には蓋が蓋着されて開閉自在になって
おり、通常掘進時には閉塞されている。そして、前記支
障物体切断回収装置２７を設置する際に開口し、該回収
孔２９を介して作業員が円錐ドラム２２内からチャンバ
１６へ入室する。また、該回収孔２９を介して支障物体
切断回収装置２７の構成部品をベース２８上に搬入し
て、設置作業を行う。従って、従来のように足場を組む
必要がなく、ベース２８上や円錐ドラム２２の外周面上
で設置作業を行うことができるので、作業効率及び安全
性の向上を図ることができる。

【００１２】図３及び図４は前記支障物体切断回収装置
２７を拡大したものである。ベース２８の後端縁（図３
に於いて右端縁）近傍には左右に２本のコラム３０，３
０を立設する。そして、これらのコラム３０，３０の天
端部間にはトップビーム３１を架け渡すとともに、中間
にはクロスビーム３２を該コラム３０，３０の長手方向
に沿って摺動自在に架け渡す。また、これらのコラム３
０，３０の左右中央には該コラム３０，３０と平行にフ
ィードスクリュー３３を配設する。該フィードスクリュ
ー３３は前記クロスビーム３２の左右中央を上下に貫通
し、且つ、その貫通孔３４の内周に刻設された雌ネジに
噛合している。また、該フィードスクリュー３３の両端
には軸受３５，３５を冠着し、基端の軸受３５は前記ベ
ース２８上に配置するとともに、天端の軸受３５は前記
トップビーム３１の下面左右中央に配置する。

【００１３】更に、前記ベース２８の後端縁左右中央上
方にはギアドモータ３６を配設して、その出力を前記フ
ィードスクリュー３３に接続する。これにより、該ギア
ドモータ３６を駆動すればフィードスクリュー３３が回
動して、これに噛合するクロスビーム３２がコラム３
０，３０の長手方向（即ち、シールド機１１の半径方
向）に沿って摺動することとなる。

【００１４】クロスビーム３２には左右２本のアーム３
７，３７が前方（図３に於いて左方）へ突設されてい
る。このアーム３７，３７の先端にヘッド３８を俯仰自
在に架け渡す。即ち、該ヘッド３８の中央部３８ｃの左
右両側にはシャフト３９，３９が突設されており、この
シャフト３９，３９を前記アーム３７，３７の先端に枢
支する。該アーム３７，３７の先端枢支部分内部は下方
へ開口する空洞になっており、この空洞を介して前記シ
ャフト３９，３９に横設されたクランクレバー４０，４
０がアーム３７，３７の下方へ突出している。

【００１５】また、アーム３７，３７の下端縁に沿って
シリンダ４１，４１を配設するとともに、該シリンダ４
１，４１の基端部は前記クロスビーム３２に枢着し、一
方、該シリンダ４１，４１のピストンロッド先端は前記
クランクレバー４０，４０の先端に枢着する。これによ
り、シリンダ４１，４１を伸縮すればヘッド３８がシャ
フト３９，３９を回動支点として俯仰することとなる。

【００１６】尚、詳細な図示は省略するが、ヘッド３８
の中央部３８ｃ内は軸受になっており、この軸受にヘッ
ド３８の後部に設置された直動モータ４２の出力軸が貫
挿され、更に、この出力軸はヘッド３８のフロント部３
８ｆに連結している。従って、直動モータ４２を駆動す
れば、フロント部３８ｆがその中心軸回りに回動するこ
ととなる。

【００１７】該フロント部３８ｆの前端部左右両側には
鼓を半割りにした形状のハンド４３，４３がヘッド３８
の左右方向へ回動自在に枢着されている。また、フロン
ト部３８ｆの左右両側にはヘッド３８の前後方向にジャ
ッキ４４，４４が配設され、該ジャッキ４４，４４の先
端は前記ハンド４３，４３の背面に枢着されている。こ
れにより、ジャッキ４４，４４を伸長すればハンド４
３，４３がヘッド前方へ閉じ、ジャッキ４４，４４を収
縮すれば図示したようにハンド４３，４３が左右外方へ
開くこととなる。

【００１８】また、フロント部３８ｆの上面（図４に於
いて紙面手前）及び下面（同図に於いて紙面奥）には夫
々左右外方へ合計４個のサドル４５，４５，４５，４５
が突設されており、該サドル４５，４５，４５，４５上
に左右方向へ伸縮するジャッキ４６，４６，４６，４６
が配設されている。該ジャッキ４６，４６，４６，４６
の先端可動部分（同図に於いて左右外側部分）には、ヘ
ッド３８の前後方向に配設されたテレスコピックアーム
４７，４７，４７，４７の外筒先端部が固定されてい
る。従って、ジャッキ４６，４６，４６，４６を伸縮す
ればテレスコピックアーム４７，４７，４７，４７が左
右方向へ平行移動する。

【００１９】そして、該テレスコピックアーム４７，４
７，４７，４７の左右内側面には伸縮のためのシリンダ
４７ａ，４７ａ，４７ａ，４７ａが配設されるととも
に、該テレスコピックアーム４７，４７，４７，４７の
内筒先端にウォータジェットノズル４８，４８，４８，
４８が取り付けられている。該ウォータジェットノズル
４８，４８，４８，４８は夫々左右内側を向いて対峙し
ており、且つ、噴射口の基部には夫々左右内側を向いた
地山保護板４９，４９，４９，４９が設けられ、該地山
保護板４９，４９，４９，４９の内側面中央から前記噴
射口が突出している。

【００２０】該支障物体切断回収装置２７の設置後、該
支障物体切断回収装置２７の位置が地中Ｈ鋼杭２６のと
ころへ来るように前記面板駆動装置２５，２５…を寸動
させる。尚、ここでは説明を簡単にするために地中Ｈ鋼
杭２６がシールド機１１の縦中心線の丁度前方に位置し
ているものとするが、実際には左右にずれていることが
通例で、その場合、支障物体切断回収装置２７もシール
ド機１１の前面中心の直上（又は直下）から左右にずれ
て傾くことになる。然るときは、その傾き分だけ前記直
動モータ４２を逆方向へ寸動させる。これにより、ヘッ
ド３８のフロント部３８ｆについては地中Ｈ鋼杭２６の
位置に拘らず水平を保つことができる。

【００２１】地中Ｈ鋼杭２６の切断に先立ち、図５に示
す如く、該地中Ｈ鋼杭２６の左右両側に沿って溝５０，
５０を設けておく。この溝５０，５０は前記ウォータジ
ェットノズル４８，４８，４８，４８に替えて低圧のウ
ォータジェットノズル（図示せず）を前記テレスコピッ
クアーム４７，４７，４７，４７に取り付け、低圧のウ
ォータジェットを前方へ向けて噴射することにより形成
される。そして、ノズルを前記ウォータジェットノズル
４８，４８，４８，４８に交換して、地中Ｈ鋼杭２６の
切断を行う。

【００２２】切断は地中Ｈ鋼杭２６の下方から順次上方
へ向けて行われる。切断位置に合わせて前記クロスビー
ム３２をシールド半径方向へ移動させたり、面板１２を
回転させることによりヘッド３８の上下位置を調整す
る。また、前記シリンダ４１，４１を伸長させてヘッド
３８を面板１２の開口部１７を介して前方の地山へ向け
る。更に、前記ジャッキ４６，４６，４６，４６を伸縮
させてテレスコピックアーム４７，４７，４７，４７を
左右方向へ位置決めした後、該テレスコピックアーム４
７，４７，４７，４７を伸長させて前記開口部１７から
突出させ、ウォータジェットノズル４８，４８，４８，
４８を溝５０，５０の奥に差し入れる。

【００２３】そして、ウォータジェットを噴射しつつ、
左右のテレスコピックアーム４７，４７を同期させ乍ら
徐々に収縮させて、左右のウォータジェットノズル４
８，４８を同時に手前へ引く。これにより地中Ｈ鋼杭２
６は地山奥側から手前へ向けて切断されていく。また、
一方のウォータジェットノズル４８から噴射されたウォ
ータジェットが地中Ｈ鋼杭２６やその周囲の土砂を貫通
して他方の溝５０へ到達すると、該他方のウォータジェ
ットノズル４８に設けられた地山保護板４９に衝突し塞
き止められる。従って、ウォータジェットが他方の溝５
０の左右外側面まで及んで、その余剰圧により地山を乱
すおそれはない。

【００２４】また、地中Ｈ鋼杭２６の本体から切断片２
６ａが分離する前に、ハンド４３，４３を閉じてその切
断片２６ａを左右から把持しておく。分離後、切断片２
６ａはハンド４３，４３に把持されたままシリンダ４
１，４１、直動モータ４２及びギアドモータ３６の操作
により前記開口部１７からシールド機１１内に取り込ま
れる。

【００２５】一方、図２に示す如く、前記円筒ドラム２
３内には中継マニピュレータ５１及びコンベア５２を設
置しておく。（尚、円筒ドラム２３内に前述した地盤改
良や探査等のための機械設備が装備されている場合は、
これらを一旦円筒ドラム２３外へ退避させたうえで、該
中継マニピュレータ５１及びコンベア５２を搬入す
る。）図６及び図７に示す如く、中継マニピュレータ５
１の左右最上部にはトップフレーム５３，５３が配設さ
れており、このトップフレーム５３，５３が円筒ドラム
２３の天井に垂設される。トップフレーム５３，５３の
前側面（図６に於いて左）にはテレスコピックアーム５
４，５４の外筒基端部が枢着されている。また、前記ト
ップフレーム５３，５３の下端にはトラニオンシリンダ
５５，５５の長手方向中間部分が枢着されるとともに、
該トラニオンシリンダ５５，５５のピストンロッド先端
は前記テレスコピックアーム５４，５４の一側に枢着さ
れている。これによりトラニオンシリンダ５５，５５を
伸縮させるとテレスコピックアーム５４，５４が俯仰す
ることとなる。

【００２６】また、該テレスコピックアーム５４，５４
の左右外側面には伸縮のためのシリンダ５４ａ，５４ａ
が配設されるとともに、左右のテレスコピックアーム５
４，５４の内筒先端間にアーバ５６が架け渡されてい
る。該アーバ５６の長手方向中間にはアーム５７が横設
されており、且つ、該アーム５７はアーバ５６の両端部
に設けたモータ５８，５８によってアーバ５６の軸心回
りに回動自在に形成されている。更に、該アーム５７の
先端にヘッド５９が延設されるとともに、該ヘッド５９
は前記アーム５７の先端一側に設けたモータ６０によっ
て上下方向へ回動自在に形成されている。

【００２７】また、該ヘッド５９は平面視略Ｃ字状に形
成されており、その左右先端には夫々上下２個のジャッ
キ６１，６１が左右内側へ向けて配設されて左右のもの
同士が対峙している。そして、これらのジャッキ６１，
６１，６１，６１の先端に鼓を半割りにした形状のハン
ド６２，６２が左右１個づつ対峙して設けられている。
従って、ジャッキ６１，６１，６１，６１の伸縮操作に
よってハンド６２，６２を平行に開閉することができ
る。

【００２８】斯くして、テレスコピックアーム５４，５
４の俯仰及び伸縮、アーム５７の回動、並びにヘッド５
９の回動の各動作を組み合わせることによって、ハンド
６２，６２を円筒ドラム２３内だけでなく円錐ドラム２
２内の左右中心鉛直平面上の任意の位置に移動させ、且
つ、俯仰角度も自在に調整することができる。そして、
該ハンド６２，６２を中継マニピュレータ５１の前方上
方に位置する回収孔２９の外側へ突出させることもでき
る。こうして、前記支障物体切断回収装置２７のハンド
４３，４３に把持されてチャンバ１６内に取り込まれた
切断片２６ａは、前記回収孔２９を介して中継マニピュ
レータ５１のハンド６２，６２へ受け渡される。そし
て、中継マニピュレータ５１はその受け取った切断片２
６ａを下方のコンベア５２に転載する。斯くして、切断
片２６ａはシールド機１１の後方へ搬出される。

【００２９】ところで、このようなセンターコーン方式
以外のシールド機では、隔壁の後方に中継マニピュレー
タを設け、且つ、隔壁に開設した回収孔を介して該中継
マニピュレータをチャンバ内へ伸長させることにより、
支障物体切断回収装置から切断片を受け取っていた。従
って、中継マニピュレータにはある程度の前後長が必要
であり、結果的にシールド機長も長くなっていた。

【００３０】これに対し、当該中継マニピュレータ５１
は伸縮動作だけでなく、俯仰（回動）動作も組み合わせ
て切断片２６ａを取りに行くことができるので、前後方
向の据付スペースは短くて済む。従って、シールド機長
も短くすることができる。

【００３１】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は円錐ドラ
ムを足場代わりにして支障物体切断回収装置の設置作業
を行うことができるので、特別に足場を組む必要がな
い。従って、チャンバ内で行う作業の割合が減って安全
性を高めることができる。また、請求項２記載の発明の
如く、円筒ドラム内に中継マニピュレータやコンベアを
導入することにより、支障物体を極めて効率的に撤去す
ることができる。そして、この中継マニピュレータは伸
縮動作だけでなく、俯仰動作も組み合わせて切断片を取
りに行くように構成することができるので、前後方向の
据付スペースを短くして、それだけシールド機長を短く
することができる。更に、支障物体撤去の補助工法（地
盤改良や探査等）のための機械設備を予め円筒ドラム内
に装備しておくこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、シールド機の正面
図。

【図２】支障物体切断回収装置、中継マニピュレータ及
びコンベアを設置した状態に於けるシールド機の縦断面
図。

【図３】支障物体切断回収装置の側面図。

【図４】支障物体切断回収装置の正面図。

【図５】地中Ｈ鋼杭を切断する状態を示す支障物体切断
回収装置及び地山の平面断面図。

【図６】中継マニピュレータ及びコンベアの側面図。

【図７】中継マニピュレータの平面図。

【符号の説明】

１１ シールド機 １２ 面板 １７ 開口部 ２２ 円錐ドラム ２３ 円筒ドラム ２６ 地中Ｈ鋼杭 ２６ａ 切断片 ２７ 支障物体切断回収装置 ２８ ベース ２９ 回収孔 ５１ 中継マニピュレータ ５２ コンベア

フロントページの続き (72)発明者 小川 久夫 東京都新宿区津久戸町１番８号 株式会社 熊谷組東京支店内 (72)発明者 木戸 義和 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 河村 良之 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 村松 繁 東京都新宿区津久戸町１番８号 株式会社 熊谷組東京支店内 (72)発明者 小川 聡 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面板の裏面中心に後方へ拡開する円錐ド
   ラムを設け、且つ、該円錐ドラムの後端開口部に円筒ド
   ラムの前端開口部を継ぎ合わせて、この円筒ドラムの外
   側面に配設した面板駆動装置により前記円錐ドラム及び
   面板が回動するように構成したシールド機であって、前
   記円錐ドラムの一側に開閉自在の支障物体回収孔を設
   け、且つ、該支障物体回収孔を介して前記円錐ドラムの
   外側面に支障物体切断回収手段を設置するように構成
   し、更に、前記面板の一側にこの支障物体切断回収手段
   が出没することのできる開閉自在の開口部を設けたこと
   を特徴とするシールド機の支障物体撤去装置。
2. 【請求項２】 シールド前方を遮る支障物体を撤去する
   際は、前記円筒ドラム内に伸縮及び俯仰自在の中継マニ
   ピュレータを設置することにより、前記支障物体の切断
   片を前記支障物体切断回収手段から前記支障物体回収孔
   を介して該中継マニピュレータへ受け渡し、更に、その
   切断片を前記円筒ドラム内に導入したコンベアに転載す
   ることにより、該コンベアにてその切断片をシールド後
   方へ搬送することを特徴とする請求項１記載の支障物体
   撤去装置を用いた支障物体撤去方法。